基于某220千伏变电站#1主变跳闸故障分析讨论

基于某220千伏变电站#1主变跳闸故障分析讨论

王婧

河北省电力勘测设计研究院    河北 石家庄  050000

摘要：某220kV站35kV母线桥A、B相间，因异常情况造成A、B相相间短路故障，#1主变差动保护动作，三侧开关跳闸，全站损失负荷。进一步分析原因是由外界环境恶劣漂浮塑料布是造成此次停电根本原因。后续进行全面变电站加强运行监视，并采取相应的预防措施。本文对缺陷概况全面分析讨论，对实践工作有一定的指导意义。

关键词：缺陷；跳闸；漂浮物

1.故障简述

某年4月16日20时30分起，某市地区西南风4-5级，约21时起，转小到中雨。21时27分，220kV某站#1主变因漂浮塑料布搭接在35kV母线桥A、B相间，造成A、B相相间短路故障，#1主变差动保护动作，三侧开关跳闸，全站未损失负荷。故障时，主变低压侧最大短路电流有效值18.8kA，持续时间70ms。4月17日凌晨，对某站#1主变进行诊断性试验，绕组直流电阻、绕组电容量、低电压短路阻抗、频响法绕组变形检测数据正常，绝缘油色谱分析结果正常，#1变未因本次短路冲击造成绕组变形故障。4月17日9时59分，#1主变恢复运行。综合分析认为，大风天气下，某站周围塑料布漂浮物（长度超过500mm）刮至站内，搭接在#1变低压侧母线桥A、B相间，大风后随即下雨，母线桥周围空气湿度大，支瓶与母线桥接口塑封套内进水加上金属粉尘积污，导致绝缘降低，在35千伏侧A、B相间（空气距离400mm）形成放电通道，引起相间短路故障，随后放电弧光引发三相短路。

2.故障前情况

天气简况：4月16日20时30分起，某市地区西南风4-5级，约21时起，转小到中雨。

运行方式：220kV某站有220kV、110kV、35kV三个电压等级，两台220kV主变（2*240MVA）高压并列运行，110kV、35kV侧分列运行，#1变220kV侧中性点不接地、110kV侧中性点接地，#2变220kV侧及110kV侧中性点接地。

2.1设备基本信息

主变型号：SFSZ-240000/220

生产厂家：保定天威保变电气股份有限公司

出厂日期：2007年12月19日

投运日期：2008年06月16日

2.2上次试验信息

2010年4月14日，某站停电例行试验， #1主变例行试验结果均符合省公司《输变电设备状态检修试验规程》要求。

2.3变电站运行情况

某站于2008年6月建成投运，目前在运两台主变，容量480MVA，220kV及110kV配电装置均为户外地面GIS双母线布置，低压侧为35kV电压等级，户内布置。变电站位于河北普阳钢铁有限公司厂区内，周围相邻普阳钢铁料场、煤渣厂等厂房，常年金属粉尘污秽严重。

3.故障分析

3.1现场检查

现场检查发现，#1主变外观无异常，瓦斯继电器内无气体，轻重瓦斯均未发信号，室外主变低压侧母线桥均已进行绝缘化塑封，35kV侧A相母线桥第一只支瓶刀闸侧母线上发现有放电烧坏缺口痕迹，B相母线桥支瓶与母线桥连接处发现放电烧黑痕迹，C相母线桥支瓶与套管间发现放电烧坏缺口痕迹，C相母线桥绝缘塑封护套下表面有电弧爬电痕迹。主变油池内有烧变形的条形塑料布（长度超过500mm）及球形塑料布，#1主变低压侧三相母线桥绝缘塑封上表面存在不同程度积水现象，如图2-6所示。为进一步确保低压母线排检查完整，工作人员拆卸故障后#1主变低压侧母线排外部绝缘塑封护套接头盒后对其进行了检查，对三相母线排进行了打磨处理。

3.2继电保护动作情况

某年4月16日21时27分，220kV某站#1主变因漂浮塑料布搭接在35kV母线桥A、B相间，造成A、B相相间短路故障，随后放电弧光引发三相短路。#1主变保护1WJ、2WJ差动动作跳闸。保护动作及故障切除时间：故藏发生后，主变保护最快22ms动作，70ms切除故障。

保护动作报告见表1：

本次故障过程中，220kV某站#1主变保护1WJ、2WJ均正确动作，某站录波器（ZH-3型）录波完好。

3.4试验检查情况

4月16日23时30分至4月17日凌晨，对#1主变进行了全项目诊断试验，包括绝缘油色谱分析、直流电阻、绕组频响试验、绕组电容量及低电压短路阻抗测试等。数据显示，绝缘油色谱数据无异常（见附件1）；高压侧直流电阻不平衡率最大偏差为0.5%，中压绕组直流电阻不平衡率为0.32%，低压绕组直流电阻不平衡率为0.38%，均在规程要求（注意值±2%）之内；绕组频响法测试高、中、低压绕组三相横比相关性较好；绕组电容量与出厂值偏差最大值为-2.05%，在规程要求（注意值±3%）之内；低电压短路阻抗测试数据单相横比、纵比偏差最大值为1.43%，在规程要求（注意值±2%）之内。

故障发生后，省公司运检部领导高度重视，会同省电科院专家第一时间到达某站对故障现场进行了查看和技术分析。

同时，要求保定天威变压器厂组织技术人员连夜对某#1主变故障后所有试验数据进行了分析和诊断。经省公司运维检修部、省电科院、保定天威变压器厂共同分析，判定某#1主变压器状态良好，未发生线圈异常变形及损坏缺陷。

4 故障原因剖析

结合录波图、现场及试验情况综合分析认为，此次故障原因为：

4.1周边环境因素影响。某站处在农田与工厂交接地带，变电站围墙四周堆满了附件村民处理农田蔬菜地膜的土堆，为此次故障的发生埋下了安全隐患。

4.2某站位于普阳钢铁厂区内，设备积污主要为钢铁金属粉粒，对带电设备具有一定的吸附力，容易通过绝缘护套缝隙或接口与带电母线吸附粘连成带电体。

4.3故障后检查时发现，母线桥支瓶与母线桥连接处的绝缘化塑封护套有裂纹痕迹，经判断是在基建施工过程中压接力度过大导致绝缘化塑封护套表面应力作用过大，再加上长时间运行以及风雨侵蚀造成绝缘老化，绝缘护套表面出现缝隙造成母线桥支瓶与母线桥连接处存在绝缘薄弱隐患。

4.4故障当天某站周边风力较大，变电站周围漂浮塑料布（长度超过500mm）被大风刮至站内，搭接在#1变低压侧母线桥A、B相间，大风后随即下雨，母线桥周围空气湿度大，支瓶与母线桥接口塑封套内进水，再加上金属粉尘积污，导致绝缘降低，在35千伏311-4刀闸主变侧A、B两相母线桥支瓶与母线桥连接的两个法兰之间（空气距离400mm）形成放电通道，引起相间短路故障，随后放电弧光引发三相短路。

5 暴露出的问题

本次主变跳闸故障暴露出问题：一是变电站周围环境安全隐患排查工作落实不到位，仍然存在措施落实监督管理不到位的问题，对垃圾堆积处理情况、存在问题没有后续跟踪管控措施，存在管理漏洞。二是运维人员在恶劣天气情况下对设备加强特殊时期专项巡视的工作力度不够。事故发生前一天，公司运维人员对某站进行了日常巡视工作，但在突发恶劣天气时没有对重要变电站进行特巡，运维单位在特殊时期变电站的专项巡视工作存在不足。三是公司对重度污秽区域内变电站的管理工作存在问题。某站处于污秽严重地区，设备积污严重，主要为钢铁金属粉粒，对带电设备具有一定的吸附力，支瓶自洁能力差。公司相关单位没有及时对设备进行清扫除污，防污工作意识较差。四是变电站低压侧绝缘化塑封材料和施工工艺需进一步改进，塑封材料抗挤压、抗磨损能力有待加强，建设单位在施工过程中要避免施工工艺和其它人为因素造成塑封护套开裂存留缝隙的问题，防止绝缘化塑封护套密封不严和绝缘降低，恶劣天气下引发故障。

6.参考文献

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